科学家用3D打印开发出可模拟器官功能的人造组织

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科学家用3D打印开发出可模拟器官功能的人造组织

2016-03-10 09:03:58 次阅读 次推荐 稿源：天工社 条评论



日前，多伦多大学的研究人员使用3D打印技术开发出一种全新的方法可以在人体之外培育出接近真实的人体组织——AngioChip。他们声称这一发现可能最终导致人类能够维修或更换受损的器官。他们的这一发现于本周一（2016年3月8日）被发表在了《Nature Materials》 科学家们说，他们“person-on-a-chip（芯片上的人）”技术是一种可以用于药物测试的强大工具。使用这种技术，药物试验——和任何危险的副作用——就可以在人体组织上实施而不会将人的生命置于危险的境地。

该研究团队负责人、化学工程教授Milica Radisic说：“您可以将肿瘤与心脏细胞连接在一起去查看哪种药物能够肿瘤而不伤害心脏。”
Radisic是一位生物工程领域的“超级巨星”，她掌握了如何将干细胞变成一颗微型跳动的心脏的秘密。在这个项目中，她与博士生Boyang Zhang共同联手，开发和设计了这种“下一代”的组织。
所谓的AngioChip，听上去似乎是某种芯片，实际上它的设计也借鉴了计算机芯片的原理，但是它实际上是一块可以借助其内部的人造血管将多个器官在人体外连接起来的组织。这些微小的管道像拼板玩具那样相互交错，这使得科学家们不仅能够将两个人造器官连接在一起，而且能够评估它们之间的相互作用。

多伦多大学的研究员Boyang Zhang在他的实验室里，他在那里开发AngioChip。
但是就像拼板那样，如何将这些可生物降解的小块放在一起也是一个挑战。
Zhang打造的AngioChip大概有一个女人的拇指指甲那么大，他是借助一种全新的3D打印技术在计算机芯片设计的基础上开发的，但是这里的线路不是电子材料，而是人工血管。
“与使用电子线路不同，我们借助设计的人工血管构建（这些组织）。”他说。
就像在玩一种人体版的叠叠高（Jenga）游戏，Zhang必需用手工堆叠起一系列超薄的3D打印可生物降解层，其中的每一层都是用一种被称为POMaC的独特聚合物3D打印出来的，这些薄片上面会加盖由血管形成的管道结构，这些管道像人的头发丝那样细。构建完成之后，Zhang会用UV光把这些小片“粘”到一起，就做成了AngioChip。
为了验证该“芯片”，研究人员们通过手术将AngioChip植入了老鼠体内。随后他们观察到了一副迷人的景象——老鼠的血液顺利地通过了这些人工血管，毫无堵塞，就像它是在一个自然的管道里那样。
“你能够实实在在地看到老鼠的血液流经我们植入的人工网络。”Zhang说，并补充称这样的结果“非常令人兴奋”。
科学家们还将该结构浸入了一种含有活细胞的液体溶液中，在这里这些活细胞迅速生长并能够模拟人体器官中的细胞。到目前为止，研究团队已经使用这种方法为心脏和肝脏构建了仿真模型，这些模型的功能就像真心脏和肝脏那样。
尽管研究人员们已经开始商业化该技术，不过Zhang说他的下一个目标是评估该芯片组（指AngioChip）在降解或被自然吸收之前究竟能够持续多久。
此外，由于AngioChip目前还只能靠手工制作，Radisic建议研究人员们进一步升级AngioChip的制造方法，尽早摆脱手工的方式。